A Machine Learning Approach to Predicting Mortality Risk in Chemotherapy-Treated Lung Cancer: Machine Learning Model Development and Validation
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Accurately predicting the survival outcomes of patients with lung cancer receiving chemotherapy remains challenging. OBJECTIVE: To improve clinical management of this population, this study developed a multivariate machine learning (ML) model to assess all-cause mortality risk in chemotherapy-treated patients with lung cancer. METHODS: This study retrospectively recruited 1278 postchemotherapy patients with lung cancer from Guangzhou Chest Hospital between 2017 and 2019. Candidate features such as demographic characteristics, environmental exposures, clinical information, and patient-reported symptoms were collected via questionnaires and the electronic medical record system. The survival status and the deceased date were investigated twice a year. A total of 84 predictive models were constructed on the training set using 5 ML algorithms either individually or in pairwise combinations. The concordance index was used to identify the optimal model on the testing set, with performance validated via receiver operating characteristic curves, calibration curves, and decision curve analysis. Additionally, Shapley Additive Explanations and restricted cubic splines were applied for feature attribution analysis. RESULTS: The optimal model ultimately retained 21 prognosis-association features, including age, sex, BMI, smoking status, environmental smoke, the MD Anderson Symptom Inventory for Lung Cancer total score trajectories, cluster of differentiation 56, TNM stage, histology, and prechemotherapy blood biomarkers. On the testing set, the model acquired a concordance index of 0.702 (95% CI 0.652-0.753). The decision curves demonstrated positive clinical benefit when the risk thresholds were 0.40-0.69, 0.62-0.99, and 0.72-0.99 for 1-, 3-, and 5-year mortality predictions, respectively. The calibration curves showed that the predicted mortality probabilities fluctuated around the observed probabilities, and the Brier scores for 1-, 3-, and 5-year predictions were 0.20, 0.18, and 0.11, respectively. The area under the curve of the model was 0.740, 0.777, and 0.915 for 1-, 3-, and 5-year mortality predictions, respectively. Interpretability feature attribution analysis revealed that the significant features could predict all-cause mortality risk in chemotherapy-treated patients with lung cancer. CONCLUSIONS: Our ML models exhibited acceptable discrimination, calibration, and clinical benefit in predicting the mortality risk of chemotherapy-treated patients with lung cancer, which could help clinicians in personalized prognostic management.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,012 | 0,021 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».